Giải pháp ổn định hố đào sâu khi tăng số lượng hầm trong trường hợp tường chắn hiện hữu cho công trình IGG Hạ Long

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này tập trung nghiên cứu các giải pháp chống đỡ và gia cường tường chắn đất hiện hữu để ổn định hố đào sâu khi tăng độ sâu hố đào, tương ứng với việc thay đổi quy mô tăng tầng hầm trong điều kiện địa chất phức tạp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giải pháp ổn định hố đào sâu khi tăng số lượng hầm trong trường hợp tường chắn hiện hữu cho công trình IGG Hạ Long

Giải pháp ổn định hố đào sâu khi tăng số lượng hầm trong trường hợp tường chắn hiện hữu cho công trình IGG Hạ Long Solution to stabilize deep excavation when increasing the number of bassement in case of existing retaining walls for IGG Ha Long project Nguyễn Ngọc Thanh1, Phùng Văn Kiên1 Bùi Hữu Kiên , Lương Xuân Khải2, Đặng Minh Mạnh2, Đỗ Văn Nam2 2 Tóm tắt 1. Đặt vấn đề Hiện nay, thành phố Hạ Long đang được xây dựng và Ngày nay, đứng trước sự gia tăng nhanh về dân số tại các đô thị lớn, phát triển nhanh chóng, nhu cầu về xây dựng công trình chủ đầu tư của một số công trình cao tầng có tầng hầm có nhu cầu cải ngầm, tầng hầm nhà cao tầng ngày càng tăng lên không chỉ tạo, mở rộng quy mô công trình, trong đó bao gồm việc tăng số lượng về số lượng công trình mà còn về chiều sâu, kích thước của tầng hầm.Bài báo này tập trung nghiên cứu các giải pháp chống đỡ hầm. Bên cạnh việc xây dựng các công trình mới có nhiều và gia cường tường chắn đất hiện hữu để ổn định hố đào sâu khi tăng hầm thì còn có những công trình hiện hữu muốn thay đổi độ sâu hố đào, tương ứng với việc thay đổi quy mô tăng tầng hầm chiều sâu, chiều rộng tầng hầm nhằm đáp ứng thêm nhu cầu trong điều kiện địa chất phức tạp. Các phân tích, bàn luận về lựa chọn về không gian ngầm để tăng diện tích sử dụng. giải pháp ổn định, gia cố tường chắn đất khi tăng số tầng hầm sẽ Đối với những công trình khi thay đổi quy mô tầng hầm, được đề cập. Bên cạnh đó, các kết quả dự tính chuyển vị, nội lực bên tăng độ sâu hố đào khi mà kích thước tường chắn đã hiện trong tường chắn từ mô hình tính toán 2D bằng phần mềm Plaxis cho hữu luôn là vấn đề khó khăn, tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an công trình IGG Hạ Long khi thay đổi quy mô từ 02 tầng hầm lên 04 toàn khi thi công do hiện tại các kỹ sư chưa có nhiều kinh tầng hầm cũng được giới thiệu và phân tích cụ thể. nghiệm để thiết kế và thi công trong những trường hợp này. Từ khóa: Công trình ngầm đô thị, hố đào sâu, ổn định hố đào, gia cố đất, neo đất Hơn nữa, công trình còn chịu ảnh hưởng nhiều bởi các công trình hiện hữu, ảnh hưởng của điều kiện địa hình, địa chất công trình và địa chất thủy văn tương đối phức tạp của thành Abstract phố Hạ Long với các lớp đất phong hóa ở phía trên và các Recently, in the face of rapid population growth in major cities, investors in loại cát kết, sét kết trước khi gặp tầng đá cứng phía dưới. some high-rise buildings with basements are seeking to renovate and expand Các lớp đất phủ và lớp phong hóa phía trên rất dễ ngập the scale of their projects, which includes increasing the number of basement nước và suy giảm cường độ rất nhanh khi gặp nước mưa floors. This paper focuses on investigating solutions for bracing and reinforcing nên rất dễ mất ổn định. existing retaining walls to stabilize deep excavations when increasing Chính vì thế, việc lựa chọn giải pháp chống đỡ, gia cường excavation depth, corresponding to the expansion of basement floors, hợp lý để ổn định hố đào sâu khi tăng quy mô tầng hầm khi under complex geological conditions. The analyses and discussions on the đã có tường chắn hiện hữu thi công trước đó là hết sức cần selection of stabilization and reinforcement solutions for retaining walls when thiết. Các giải pháp có thể cân nhắc, so sánh phương án như sử dụng phương án semi - top down, top down, hoặc đào mở increasing the number of basement floors will be addressed. Additionally, the tường chắn kết hợp neo, chống và gia cường nền đất hạn predicted results for displacements and internal forces within the retaining chế chuyển vị, đảm bảo an toàn cho tường chắn là các tiêu walls, derived from a 2D calculation model using Plaxis software, for the IGG chí chính để lựa chọn, bên cạnh việc tối ưu chi phí, rút ngắn Ha Long when scaling up from 2 to 4 basement floors are also introduced and thời gian thi công. specifically analyzed. Key words: Urban underground structures, deep excavations, excavation 2. Cơ sở lí thuyết và đề xuất giải pháp ổn định hố đào khi tăng quy mô số hầm stability, soil improvement, ground anchor 2.1. Cơ sở lí thuyết về áp lực đất lên tường chắn Hệ thống tường được thiết kế để chống lại áp lực ngang của đất nền và nước ngầm phía sau tường. Áp lực đất tác dụng lên tường là do trọng lượng đất phía sau tường, sự dịch chuyển đất đá do động đất và các tải trọng chất thêm bên trên. Khi thiết kế cần xem xét 3 trạng thái áp lực đất như sau: áp lực đất ở trạng thái nghỉ, áp lực đất chủ động, áp lực 1 Giảng viên Bộ môn Địa kỹ thuật và CTN, Khoa Xây dựng đất bị động. Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội 2 Hệ số áp lực chủ động và bị động dựa trên lí thuyết về Sinh viên 20XN, Khoa Xây dựng mặt phẳng trượt, được xem xét ảnh hưởng của ma sát với Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội tường, độ dốc của đất đắp và độ dốc của bề mặt tường, Email: kien1892002@gmail.com, ĐT: 0398792192 được đề xuất lần đầu tiên bởi C. A. Coulomb (1776) được dựa trên điều kiện cân bằng dẻo của đất và được chỉ ra Ngày nhận bài: 06/05/2024 trong Hình 1. Áp lực đất khi đó được tính toán bằng việc sử Ngày sửa bài: 14/05/2024 dụng các hệ số áp lực đất tương ứng được gọi là áp lực đất Ngày duyệt đăng: 19/05/2024 Coulomb. SỐ 54 - 2024 85
KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ Hình 1. Hệ số Coulomb Ka và Kp cho trường hợp tường tổng quát [3] Đối với các công trình xây dựng trong thành phố nơi tập trung nhiều công trình hiện hữu, cạnh các khu vực dân cư thì việc khống chế chuyển vị là bắt buộc. Ta nên lựa chọn chuyển vị ngang lớn nhất khoảng giữa H/200 ~ H/500 (trong đó H là độ sâu hố đào) nhằm giảm ảnh hưởng cho các công trình hiện hữu. Đồng thời cũng phải thiết lập hệ số ổn định tổng thể từ tính toán yêu cầu cho công trình Msf > 1,2 để đảm bảo an toàn trong quá trình thi công, không gây mất ổn định hố đào. Ngoài ra, kiểm soát rủi ro cho hố đào, ta thiết lập hệ thống quan trắc biến dạng cho công trình xây dựng bao gồm quan trắc dọc thân tường bằng Inclinometer, quan trắc đỉnh tường vây bằng toàn đạc, quan trắc lún của nền xung quanh hố đào, quan trắc lún và quan trắc nghiêng cho các công trình lân cận để làm cơ sở so sánh đối chiếu với các kết quả tính toán mô hình. 2.2. Đề xuất giải pháp ổn định hố đào khi tăng quy mô số hầm Hình 2. Chuyển vị và áp lực đất theo phương ngang Việc tăng quy mô hầm, tức là tăng độ sâu hố đào trong khi đào đến cao độ thiết kế [4] điều kiện kết cấu tường chắn đã thi công trước và hiện hữu và phù hợp với độ sâu hố đào nông hơn. Do vậy, việc thiết kế biện pháp thi công để đảm bảo an toàn, ổn định cho hố Sự phân bố áp lực đất sau tường phụ thuộc vào chuyển đào sâu là hết sức cần cần thiết, nhằm tránh việc phải loại vị tương đối giữa tường và đất và phụ thuộc khá nhiều vào bỏ kết cấu tường chắn cũ, ta có thể xem xét một số giải pháp biện pháp thi công lựa chọn. Nếu phương pháp thi công như sau: tường neo là từ trên xuống dưới, với chu kì lặp lại: đào đất, - Gia cường nền đất phía bên ngoài tường chắn, hoặc lắp neo, tạo ứng suất, truyền ứng suất cho neo mà mô hình phía trong tường để giảm áp lực đất chủ động lên tường biến dạng và áp lực đất khác so với giả thiết áp lực đất hoàn chắn hoặc tăng áp lực đất bị động. Các phương pháp có toàn chủ động (tăng tuyến tính theo chiều sâu). Do đặc điểm thường dùng như Silicat hóa, Jet grouting, đất trộn xi măng của mô hình biến dạng này mà ứng suất tác động vào các tại chỗ tạo ra hỗn hợp có cường độ và tính chống thấm cao. đoạn tường sẽ nhỏ hơn so với mô hình áp lực hoàn toàn chủ Ưu điểm là thi công nhanh, tiết kiệm thời gian và phạm vi áp động. Mặt khác khi tường ngàm vào lớp đất tốt, áp lực ngang dụng rộng phù hợp nhiều loại đất nền khác nhau; của đất có giá trị lớn nhất ở gần vị trí của neo và giá trị áp lực - Hạ mực nước dưới đất: một số biện pháp hạ mực nước nhỏ hơn xuất hiện ở đoạn chân tường ngàm vào trong đất. ngầm như biện pháp giếng điểm nhẹ - “lợi dụng hình phễu Trong công thức trên: nước rút” khi nước trong giếng rút xuống do bắt đầu bơm hút φ : Góc nội ma sát của vật liệu đất đắp; δ : Góc ma sát thì nước ngầm trong tầng chứa nước ở xung quanh chảy của vật liệu đắp với lưng tường; vào trong giếng; giếng điểm phun - lợi dụng động năng của bơm cao áp chuyển thành áp năng, đẩy nước khuếch tán lên θ : Góc nghiêng của lưng tường; β : Góc nghiêng của cao… Với phương pháp này sẽ giúp loại bỏ áp lực của nước khối trượt với mặt ngang. lên tường chắn đồng thời giảm lún công trình; Đường bao biểu đồ áp lực đất biểu kiến chỉ phù hợp với - Gia cường hệ kết cấu tường chắn: độ cứng của tường hệ thống tường mềm, được đặt trong đất tương đối tốt và có chắn là hữu hạn, do đó việc gia tăng áp lực đất có thể gây sự phân bố lại áp lực đất cho hệ thống chống đỡ. Mô hình biến dạng, gây uốn, cắt tường chắn, từ đó có thể gây phá áp lực đất và chuyển vị này không phù hợp cho trường hợp hoại tường chắn (khi chiều sâu hố đào tăng lên nằm ngoài tường ngàm vào đất yếu có chuyển vị xoay lớn gần bề mặt phạm vi thiết kế ban đầu). Ngoài ra, cần gia cường để chống đào, dẫn đến phát triển áp lực đất sau tường theo trạng thái lật, chống đẩy trồi, giảm chuyển vị của đất nền và tường áp lực đất chủ động (Hình 2). 86 TẠP CHÍ KHOA HỌC KIẾN TRÚC & XÂY DỰNG
Hình 3. Mặt cắt dọc địa chất các hố khoan Hình 4. Mặt cắt dọc địa chất các hố khoan HK09, HK10, HK11 HK09, HK07, HK14 + Tăng cường ổn định chân bằng cách gia cường nền đất bên trong hố đào và đáy hầm bằng các phương pháp như cứng hóa nền đất, bơm vữa xi măng vào nền đất, đất gia cố xi măng... 3. Áp dụng cho công trình IGG Hạ Long 3.1. Giới thiệu công trìnhIGG Hạ Long Công trình nghiên cứu có vị trí tại số 43 Trần Hưng Đạo, phường Cao Thắng, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh.Công trình trên diện tích xây dựng là 5.220 m2 với thiết kế ban đầu gồm gồm 2 tòa tháp cao 30 tầng và 02 tầng hầm. Theo đó phần 2 hầm đã được Hình 5. Mô hình 2D với từng bước đào thi công thiết kế tường chắn đất là hệ tường cọc khoan nhồi với đường kính D600, dài 15m, chiều sâu đào đất khoảng 7m, chắn. Các biện pháp nhằm gia cường hệ kết cấu tường chắn chân tường còn nằm trong đất là 8m. này bao gồm: Biện pháp thi công là đào mở kết hợp gia cường, gia cố hệ tường chắn bằng phương pháp neo trong đất với bước neo + Tăng độ cứng của hệ tường chắn: kết hợp kết cấu phụ là 2m và 2,5m theo phương ngang, 2,3m theo phương đứng. trợ bằng thép hình; Mặt cắt địa chất điển hình của công trình được thể hiện + Tăng số lớp tường chắn, có thể thi công thêm tường ở Hình 3 và Hình 4 trong đó: Lớp 1: Đất lấp; Lớp 2: Cát chắn ngoài mục đích làm tăng độ cứng còn có thể giúp giảm pha màu xám trắng, xám ghi, trạng thái chảy đến dẻo; Lớp chuyển vị, chống lật trong trường hợp chân tường chắn hiện 3: Cát trung đến thô lẫn sạn, màu xám trắng, kết cấu xốp; trạng còn quá ngắn trong đất; Lớp 4: Sét pha, sét màu xám vàng, nâu đỏ, xám trắng, xám + Bổ sung thêm các kết cấu chống giữ hố đào khác như: ghi loang lổ lẫn dăm sạn, dăm cục, trạng thái dẻo mềm đến (i) Sử dụng neo trong đất - ưu điểm là thích hợp với những dẻo cứng; Lớp 5: Sét pha, sét màu nâu đỏ, xám vàng, xám hố móng rộng, sâu, ngoài ra không chiếm diện tích thi công, ghi, xám đen, lẫn dăm cục, mảnh vụn, trạng thái nửa cứng có thể thi công song song với quá trình thi công đào đất. Tuy đến cứng; Lớp 6: Đá vôi màu xám ghi, xám xanh, đá phong nhiên, khả năng chịu lực của neo phụ thuộc rất lớn vào đất hóa nứt nẻ vừa, loại đá bền vừa; Lớp 7: Đá phong hóa: Cát nền, không thể áp dụng cho đất yếu, chất lượng neo khó kết màu xám vàng, xám đen, xám ghi, đá mềm, phong hóa kiểm soát, công nghệ thi công phức tạp; (ii) Sử dụng hệ văng mạnh đôi chỗ phong hóa hoàn toàn và chỉ còn sót lại dăm chống: là hệ thống thanh chống nhằm giảm áp lực đất sau cục, dăm sạn, mảnh vụn đá phong hóa, loại đá nửa cứng; lưng tường trước khi đào đất, bao gồm chống thẳng, chống Lớp 8: Sét pha màu xám ghi, xám đen lẫn nhiều dăm cục, xiên, kết hợp chống xiên với thẳng... Tuy nhiên, với biện mảnh vụn, trạng thái cứng đến rất cứng;… Đây cũng là dạng pháp này sẽ chiếm nhiều không gian trong hố đào, gây khó địa tầng khá đặc trưng ở khu vực Hạ Long với sự đa dạng, khăn cho công tác đào đất, thi công kết cấu phần ngầm. Hơn phức tạp của nhiều loại đất đá phong hóa mạnh ở các lớp nữa, khi chiều ngang, chiều sâu hố móng lớn thì hệ chống đất phía trên và các nền đá phong hóa hoặc phong hóa hoàn đỡ sẽ rất phức tạp, dày đặc, cần nhiều cột chống trung gian; toàn ở phía dưới. (iii) Tăng thêm hệ chống dầm sàn (với phương án thi công Do nhu cầu về sử dụng không gian ngầm để tăng diện top down và semi - top down), các dầm sàn này có thể là tích đỗ xe và công năng thương mại dịch vụ nên chủ đầu tư dầm sàn tạm phục vụ thi công; đã thay đổi thiết kế từ 02 tầng hầm thành 04 tầng hầm. Tuy SỐ 54 - 2024 87
KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ Hình 6. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường chắn tại Hình 7. Biểu đồ mô men thân tường chắn tại bước bước đào sâu nhất -13,5m (Umax = 107,5mm) đào sâu nhất -13,5m (Mmax = 551,9kNm/m) Hình 8. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường chắn tại Hình 9. Biểu đồ mô men thân tường chắn tại bước đào sâu nhất -13,5m (Umax = 16,72mm) bước đào sâu nhất (Mmax = 358,4kNm/m) nhiên, công trình đã thi công xong hệ tường chắn, nên với - Sử dụng phương án thi công neo trong đất nhưng thay chiều sâu đào đất ứng với 04 tầng hầm là 13,5m, chân tường vì thi công 03 tầng neo như thiết kế ứng với chiều sâu đào chắn hiện hữu còn nằm trong đất là 1,5m thì hệ tường chắn chỉ khoảng 7,5m thì bổ sung thêm 02 tầng neo (tổng 05 tầng này không còn đảm bảo về các yêu cầu chuyển vị và khả neo) đồng thời nên bổ sung thêm biện pháp gia cố chân năng chống lật của tường chắn nếu chúng ta không có biện tường chắn bằng phương pháp bơm vữa gia cố phần nền pháp thi công phù hợp. đất chân tường vây nhằm làm giảm nguy cơ đẩy trượt chân 3.2. Lựa chọn giải pháp ổn định hố đào tường vây hiện hữu do sau khi tăng lên 04 tầng hầm từ 02 tầng hầm thì đoạn ngàm chân tường chỉ còn lại 1,5m sẽ khả Nhiều phương án gia cố ổn định hố đào đã được đặt ra: thi hơn so với các phương án thi công khác cả về thời gian - Phương án bổ sung thêm chống đỡ cho hệ tường vây. lẫn chi phí cho chủ đầu tư. Tuy nhiên phương án này khiến thời gian thi công lâu do Sau khi phân tích kỹ các ưu nhược điểm của từng chiếm dụng mặt bằng bên trong hố đào; phương án, ta thấy phương án sử dụng phương án sử dụng - Phương án bổ sung thêm tường chắn phía ngoài, bằng neo sẽ cho phép thi công thuận lợi hơn do có mặt bằng mở, tường cọc hoặc cọc xi măng đất phía ngoài tường thì sẽ có chi phí tiết kiệm và tiến độ thi công nhanh. chiếm dụng mặt bằng bên ngoài hố đào, có thể gây mất ổn 3.3. Khảo sát mô hình tính toán mặt cắt công trình trên định cho các công trình lân cận, thời gian thi công kéo dài phần mềm Plaxis 2D không khả thi; - Để thực hiện tính toán hố đào sâu tác giả thực hiện mô - Phương án thi công top down hoặc semi - topdown có hình theo từng bước thi công đào trình tự thi công chia làm bổ sung thêm các sàn biện pháp; 13 bước để ổn định tường chắn, hố đào cho công trình mở 88 TẠP CHÍ KHOA HỌC KIẾN TRÚC & XÂY DỰNG
Hình 10. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường Hình 11. Biểu đồ mô men thân tường chắn tại chắn tại bước đào sâu nhất -13,5m bước đào sâu nhất -13,5m (Umax = 20,4mm) (Mmax = 405,4kNm/m) rộng từ 02 hầm thành 04 hầm: (I) Kích hoạt tường cọc, tải Với tường vây thì mô hình tính toán được sử dụng là trọng mặt đất, khai báo chuyển vị về 0; (II) Đào đất cao độ mô hình đàn hồi tuyến tính với đặc trưng cơ bản của tường -1,5m; (III) Kích hoạt tầng neo thứ nhất cao độ -1,5m; (IV) vây. Phần tử tiếp xúc được sử dụng với giả định Rinter = 0,5 Đào đất lần 2 đến cao độ -3,5m; (V) Kích hoạt tầng neo tại (tương ứng mặt tiếp xúc đất và thép). Mặt cắt tính toán là cao độ - 3,1m; (VI) Đào đất lần 3 cao độ -5m; (VII) Kích hoạt mặt cắt điển hình, các công trình lân cận nằm gần công trình tầng neo cao độ -4,7m; (VIII) Đào đất đến cao độ -6,5m; IGG Hạ Long nên cần xét đến thêm các tải lân cận là 20 kPa. (IX) Kích hoạt tầng neo ở cao độ -6,3m; (X) Đào đất xuống Không tính đến mực nước ngầm. Để khảo sát ảnh hưởng cao độ - 8,3m; (XI) Kích hoạt tầng neo tại cao độ -7,9m; của việc lựa chọn mô hình ổn định hố đào và tính toán các (XII) Đào đất đến cao độ -13,5m; (XIII) Tính toán ổn định. Sử thông số địa kỹ thuật cho hố đào, tiến hành lập các mô hình dụng phần mềm Plaxis 2D, khảo sát và phân tích bài toán khác nhau nhằm lựa chọn phương án gia cố hố đào hợp lí. với mô hình đất nền lần lượt là MC (Mohr – Coulomb) và Phần tử interface được sử dụng để mô hình tiếp xúc đất HSM (Hardening Soil) kích thước hố đào và mô hình ở Hình và tường vây với Rinter = 0,5; giá trị K0 được mặc định sử 5. Để khảo sát ảnh hưởng của việc gia cường khối đất, ta dụng theo biểu thức của Jaky (K = 1-sinϕ). Tường vây được sẽ cho tiến hành phun vữa xi măng cứng hóa khối đất tạo sử dụng có chiều dài 15,0m và sử dụng phần tử “Plates” với khối gia cường đất với kích thước là dày 1,5m, bề rộng 5m các đặc trưng đàn hồi tuyến tính. Mô hình neo đất được sử bên dưới chân tường chắn rồi tính toán kiểm tra lại chuyển dụng phần tử “Embedded beam row” kết hợp với phần từ vị của tường chắn. “Anchor” với đường kính 0,225m (gấp 1,5 lần đường kính Bảng 1: Thông số cơ lý của các lớp đất sử dụng trong mô hình γ γs c a1-2 R0 E0 STT Tên gọi các lớp đất Is ϕ0 (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (cm2 /kG) (kPa) (kPa) 1 Đất lấp 17,00 - - - - - - - 2 Cát pha trạng thái chảy đến dẻo 20,15 2,68 0,74 9,50 13,42 0,03 76,00 7500,00 3 Cát trung kết cấu xốp 12,80 2,66 - - - - 80,00 10500,00 Sét pha trạng thái dẻo mềm đến 4 15,50 2,72 0,54 17,00 10,20 0,04 36,00 7300,00 dẻo cứng Sét pha trạng thái nửa cứng 5 18,10 2,70 -0,11 40,60 17,28 0,02 235,00 28500,00 đến cứng Đá vôi, đá phong hóa nứt nẻ 6 26,77 2,71 - - - - - - vừa 7 Đá phong hóa 26,16 2,67 - - - - - - Sét pha trạng thái cứng đến rất 8 21,60 2,68 - 0,48 49,10 18,26 0,01 286,00 34000,00 cứng Đá sét kết, đá cứng chắc trung 9 26,24 2,64 - - - - - - bình Đá cát sạn kết, đá phong hóa 10 26,44 2,68 - - - - - - nứt nẻ vừa SỐ 54 - 2024 89
KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ lỗ khoan do lựa chọn loại neo bơm vữa 2 lần qua ống “Tube à manchettes (TAM)” và bơm vữa áp lực cao tối thiểu 2MPa bằng thiết bị chuyên dụng “Double parkers” với hàm lượng vữa tối thiểu 75 lít/m chiều dài bầu neo theo TA2020 [5]). Chiều dài bầu neo là 8,0m, bầu neo được đặt vào dưới lớp 5 và góc nghiêng là 350 để vượt nhanh qua lớp đất yếu. 3.4. Phân tích kết quả tính toán từ mô hình Plaxis 2D Kết quả tính toán chuyển vị và mô men của tường chắn trong một số trường hợp nghiên cứu như sau: + Chuyển vị và mô men của tường chắn khi không có khối gia cường đất tại chân tường chắn với bước neo = 1,6m (hình 6, 7) Hình 12. Chuyển vị ngang của tường chắn + Chuyển vị và mô men của tường chắn khi có khối gia cường đất tại chân tường chắn với bước neo = 1,6m (hình 8, 9) + Chuyển vị và mô men của tường chắn khi có khối gia cường đất tại chân tường chắn với bước neo = 2,0m (hình 10, 11) Kết quả tính toán, phân tích từ các mô hình cho phép chúng ta so sánh các kết quả chuyển vị ngang và mô men của tường chắn theo từng biện pháp gia cố và ổn định hố đào khác nhau. Các kết quả thu được cho thấy chuyển vị ngang của tường vây từ các mô hình khi có khối gia cường đất tại chân tường là thỏa mãn với yêu cầu chuyển vị trong khoảng H/200 - H/300 (16,72mm và 20,4mm Hình 13. Mô men của tường chắn < 67,5mm ~ 45mm). Mặt khác, Mmax tại chân tường của 2 trường hợp có gia cường khối đất chân tường này cũng bé hơn nhiều so với mô hình khi không có khối gia cường đất tại chân tường chắn (551,9kNm/m > 358,4kNm/m và 405,4kNm/m, trong khi khả năng chịu mô men tối đa của tường chỉ là 410 kNm/m). Một vấn đề khác mà chúng ta cần quan tâm là lực neo trong các bước đào. Theo TA- 2020, có thể thấy toàn bộ neo được đặt vào lớp đất số 5, là lớp đất có tính chất xây dựng khá tốt tuy nhiên với việc mở rộng số tầng hầm từ 02 tầng lên 04 tầng hầm của công trình thì nên lựa chọn loại neo mở rộng bầu (chiều dài bầu neo được thiết kế là 8,0m) với Hình 14. Chuyển vị ngang của tường chắn lực neo cho phép 43 tấn. Để chắc chắn hệ thống hoạt động theo thiết kế thì chúng ta phải thử neo trước khi thi công neo đại trà tới Hình 12 chỉ ra việc sử dụng khối gia cường đất làm giảm 1,25 lần lực thiết kế với từng cấp tải quy định trong EN1537 chuyển vị tường chắn đến 84,4% so với việc không dùng – 2020. Lực neo ở bước cuối phải giữ tối thiểu 30 phút nhằm khối gia cường đất. đảm bảo hệ thống neo hoạt động đúng thiết kế. Để kiểm soát lực neo ở từng bước đào, chúng ta có thể sử dụng load cell Hình 14 chỉ ra việc sử dụng bước neo 1,6m giúp giảm hoặc bằng thí nghiệm nhổ nêm để kiểm tra lực căng trong chuyển vị của tường chắn đến 18,04% so với việc sử dụng cáp. bước neo 2m để ổn định tường chắn. Hệ số ổn định tổng thể FS khi tính toán theo các mô hình Việc gia cố chân tường chắn là điều vô cùng cần thiết do không có gia cố chân tường chắn với bước neo là 1,6m, có điều kiện địa chất đặc biệt tại khu vực và chân tường chắn gia cố chân tường chắn với bước neo là 2,0m và có gia cố chỉ còn một đoạn ngàm ngắn ở trong đất dễ gây đẩy vùng, chân tường chắn với bước neo là 1,6m lần lượt là Msf = 1,12; đẩy trượt qua chân tường chắn. Đồng thời việc bổ sung 1,36; 1,583. Như vậy nếu theo yêu cầu của TCVN9362-2012 thêm 02 tầng neo (tổng 05 tầng neo) và tăng độ dày các với yêu cầu hệ số an toàn tối thiểu là 1,2 thì chỉ khi gia cường bước neo (1,6m) cũng làm cho sự phân bố mô men và lực khối đất thì hệ số an toàn mới đảm bảo yêu cầu. cắt trong tường vây nhỏ hơn so với bước neo thiết kế ban đầu (2,0m) nhờ đó có thể giảm thiểu nguy cơ nứt, gãy tường. 90 TẠP CHÍ KHOA HỌC KIẾN TRÚC & XÂY DỰNG
Sử dụng kết hợp giữa biện pháp neo với bước neo là 1,6m và có sử dụng khối gia cường đất thì chuyển vị ngang tường chắn có giá trị tính toán là 16,72mm nhỏ hơn giá trị cho phép là 67,5mm, chuyển vị ngang của tường chắn nằm trong giới hạn cho phép, hệ số ổn định tổng thể của hố đào qua tính toán Msf = 1,583 > 1,2 (yêu cầu của TCVN9362- 2012) và > 1,4 theo yêu cầu của Bishop nên hố đào được xem là ổn định và phù hợp với yêu cầu bài toán. Như vậy việc lựa chọn biện pháp neo với bước neo là 1,6m và có sử dụng khối gia cường đất tại chân tường để ổn định hệ tường chắn của công trình là hợp lí cho công Hình 15. Mô men của tường chắn trình với địa chất tại thành phố Hạ Long. Kết luận Với những công trình đã thi công tường hơn hệ số an toàn tổng thể theo yêu cầu của tiêu chuẩn. Giải chắn, khi thay đổi quy mô tầng hầm ta cần phải xem xét tổng pháp này sẽ giúp chủ đầu tư không phải phá dỡ hệ cọc vây thể các giải pháp để ổn định và đảm bảo an toàn chịu lực của cũ đã thi công trước đó mà hoàn toàn có thể tận dụng nhưng tường chắn hiện hữu. Một trong các giải pháp đó là sử dụng vẫn đảm bảo an toàn trong thi công hố đào. neo trong đất hoặc văng chống trên cơ sở lựa chọn các điểm Giải pháp tăng số tầng neo và sử dụng khối gia cường đặt neo, chống phù hợp. Có thể xem xét bổ sung thêm các đất tại chân tường chắn hoàn toàn phù hợp với điều kiện biện pháp gia cố nền đất phía ngoài tường chắn hoặc trong địa chất khu vực công trình IGG Hạ Long. Để áp dụng giải tường chắn ở đáy hố đào bằng đất gia cố xi măng. pháp này tại khu vực có điều kiện địa chất khác là chưa thể Việc khảo sát tính toán dựa trên khảo sát phần mềm khẳng định được bởi khả năng chịu lực của neo phụ thuộc Plaxis 2D bằng tại công trình IGG Hạ Long khi tăng số hầm rất lớn vào đất nền, không thể sử dụng cho đất yếu. Tuy từ 02 hầm lên 04 hầm trong điều kiện tường hầm đã thi công nhiên, đây cũng là một giải pháp tối ưu, có thể sử dụng để trước đó bằng neo đất kết hợp gia cường chân cọc bằng đất khảo sát bằng mô hình số tại các công trình có điều kiện địa trộn xi măng cho thấy đây là giải pháp hoàn toàn khả thi, các chất khác nhưng có nhu cầu thay đổi tương tự công trình kết quả chuyển vị là khá nhỏ và ổn định hố đào đảm bảo lớn IGG Hạ Long./. 6. Brinkgreve R. B. J. (2005), Selection of Soil Models and Tài liệu tham khảo Parameters for Geotechnical Engineering Application, Journal of 1. Nguyễn Bá Kế (2012), Thiết kế và thi công hố móng sâu, Nhà xuất Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE; bản Xây dựng; 7. Janbu N., (1963) Soil compressibility as determined by oedometer 2. Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng (2012), TCVN and triaxial tests. In: Proceedings of European Conference on 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình, Bộ Khoa Soil Mechanics and Foundation Engineering. Wiesbaden; 1963. học và Công nghệ; p. 19-25; 3. Naval Facilities Engineering Command (1986), Foundations and 8. Schanz T., Vermeer P. A., Bonnier P. G. and Brinkgreve Earth Structures, U.S. Government Printing Office; R. B. J. (1999), Hardening Soil Model: Formulation and 4. Long, J.H., Weatherby, D.E., and Cording, E.J. (1998), Summary Verification,Beyond 2000 in Computational Geotechnics, Balkema, Report of Research on Permanent Ground Anchor Walls, Volume Rotterdam, pp. 281-290; I: Current Practice and Limiting Equilibrium Analyses, U.S. 9. Strom, R. W., Ebeling, R. M. (2001) State of the practice in the Department of Transportation; design of tall, stiff, and flexible tieback retaining walls. Technical 5. Tirants d’ancrage TA2020, Règles professionelles relativesà Report ERDC/ITL TR-01-1, U.S. Army Corps of Engineers; la concemtion, au calcul, à l’exécution, au contrôle et à 10. Reference Manual Plaxis 2D. lasurveillance, CFMS, 2020; SỐ 54 - 2024 91